【问题标题】:Does the varying of aperture influence the camera calibration?光圈的变化会影响相机校准吗?
【发布时间】:2014-08-09 14:15:55
【问题描述】:

我正在校准工业 AVT 相机。可以吗,当我专注于使用 f/4 光圈进行测量的平面上,然后将光圈关闭到 f/16,校准相机的内部参数,然后将光圈打开到 f/4?校准会随着光圈的变化而变化吗?我知道没有任何参数(焦距、主点、镜头)应该在物理上改变,但是没有效果吗?

我没有改变焦点(焦距)。由于校准过程中景深更大,测量过程中相机速度更快,我需要更改光圈。

【问题讨论】:

  • 这个问题似乎是题外话,因为它是关于光学,而不是编程。
  • 这取决于您所谈论的“内部参数”。

标签: opencv camera camera-calibration


【解决方案1】:

认为简短的回答是:不,它没有。

不同孔径的校准应该相同(在实验范围内)。光圈只影响景深和进入相机的光量。焦距、主点、镜头畸变等不会改变 - 尽管您准确测量它们的能力可能会受到您获得的图像质量的影响。

也许理论上更大的光圈可以捕捉到更好的镜头畸变近似值,虽然reading this article 让我怀疑我自己的话,但是如果你在大光圈下校准然后在更小的光圈下捕捉,这不应该是问题。只有当您的镜头严重失真时,它才会成为问题(恕我直言)。链接的文章是这样说的:

光阑的大小对畸变没有影响,因为主光线 光圈变小或变大时不会改变其路线。

在不同的光圈设置下执行相机校准并查看结果是否相似,这可能是一个简单的过程。当然,我不知道如何从相机校准矩阵推断光圈设置,这意味着该信息本身未被捕获。

【讨论】:

    【解决方案2】:

    这取决于您的镜头以及您正在校准的确切值。
    如果您只是设置后焦距,那么没有问题。 或者,如果您只在视野中心进行测量。

    在不知道焦距、最宽光圈和一般情况下 镜头质量,无法给出具体答案。 例如,如果最宽的光圈是 f/1.4,那么镜头应该 在 f/4 时表现良好。但如果 f/4 最宽的光圈,机会 你会看到很多像差吗?

    一般来说,如果您从相机的最大光圈开始 镜头和光圈,在场的中心的分辨率 视野增加约 2 档,周边的分辨能力 场的改善约 4 站。

    除此之外,如果你继续停下来,没有任何改善 图像质量(仅增加景深和更暗的图像——作为 以前的答案正确地指出)。最终,作为物理直径 f/stop 变小,整个场的分辨率将 由于衍射而减少。

    例如,在“全画幅”(35 x 24 毫米格式)数码相机上 一个好的镜头,f/22 明显不如 f/8 锐利。

    不幸的是,几何(高斯)分析无法预测 真实镜头的行为,有两个原因:像差和 失真。

    像差是设计、材料和/或 可以通过附加元素校正的制造,更好 玻璃,更小的制造公差等——但仅限于一点 而且只有一个价格。理想的镜片只存在于理论上;真实镜头 总是对近轴光线表现最好(即最大的分辨能力) (在光轴附近行进)。

    并不是所有的像差都同样受到停止的影响。 最大改进:高阶球面 大幅改进:球面、斜球面和彗差 一些改进:散光、场曲、轴向色差 不受影响:横向彩色

    几何 (Petzval) 畸变(技术上不是畸变) 也不受停止的影响。

    另一方面,衍射是光学的基本定律——你 只需要忍受它。衍射与 孔径物理直径:直径越小越大 艾里斑的角大小。众所周知,f数是焦点 长度除以直径——所以 f/16 在 f=50 mm 上是一个小得多的孔 镜头比 f=150 毫米镜头。

    测量衍射和混淆的传统方法通过 投影图像(胶片或传感器)处的直径——而不是通过 物体的分辨能力——往往低估了物体的性能 更长的镜头和更大格式的景深。但是 MTF 图表 讲述关于前者的真实故事:表现最好的镜头 任何制造商的目录都是长镜头或长焦。

    低估了长焦镜头的性能。

    衍射是为什么针孔 - 没有像差(也没有 如果设计得当,失真)——不尖锐。

    更小的孔径直径总是有更多的衍射(即, 更大的艾里斑),但衍射仅在 艾里斑比镜头的混乱圈大。更好 校正镜头,越接近“受衍射限制” ——理想光学系统的专业术语。

    更多信息: https://www.diyphotography.net/what-actually-happens-when-you-stop-down-a-lens/

    【讨论】:

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